洞庭湖水域可視化的研究與實現(xiàn).pdf

1、水域模擬三維可視化不僅能夠直觀地展示水域周圍的地理三維環(huán)境以及水域內(nèi)水流的三維動態(tài)流動，還可以將水利領(lǐng)域計算中涉及到和產(chǎn)生的水情測度數(shù)值信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的、以圖形或圖像表示的信息呈現(xiàn)在用戶面前，是“數(shù)字流域”的重要組成部分。在我國的防洪體系建設(shè)中，洞庭湖是長江中下游防洪體系的重要組成部分，承擔(dān)了長江汛期巨大的調(diào)蓄洪任務(wù)，是長江中下游地區(qū)防洪的關(guān)鍵。研究洞庭湖水域的可視化，能夠為科學(xué)地對洞庭湖水域管理、水域開發(fā)或者分洪蓄洪提供決策支持。

2、r>　　水域可視化問題研究的重點在于如何高效、流暢地模擬水域內(nèi)大范圍的地理三維環(huán)境，生動、逼真地模擬水流三維動態(tài)流動效果，以及直觀地展現(xiàn)水位、流量等水情測度數(shù)值信息，這也是開發(fā)實現(xiàn)洞庭湖水域可視化系統(tǒng)的難點所在。當(dāng)前的水域可視化實現(xiàn)方法主要集中于將GIS系統(tǒng)與已有的水文水力模型集成應(yīng)用，側(cè)重于對復(fù)雜的專業(yè)水動力學(xué)模型求解與數(shù)值模擬，在系統(tǒng)效率和三維可視化方面有一定的不足。本文針對這兩方面的不足進(jìn)行研究與實現(xiàn)，在三維可視化方面使用了基于O

3、SG和OSGEarth三維渲染引擎的解決方案，在水情測度水位計算方面使用了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測方法。
　　本文的主要工作有:1.針對水域可視化中的水位可視化，重點研究了河道水位的計算方法。提出了使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行河道水位預(yù)測的解決方案，解決了傳統(tǒng)水位計算中使用水動力學(xué)方法的復(fù)雜、低效問題。2.研究探討了水域可視化中的地理三維環(huán)境可視化與水流模擬三維可視化問題。針對地理三維環(huán)境可視化問題中大規(guī)模地形、地貌數(shù)據(jù)管理與調(diào)度等難

4、點，提出了基于OSG與OSGEarth三維渲染引擎的瓦片數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)，以及基于OSGEarth的紋理索引機制的解決方案，高效地實現(xiàn)了地理三維環(huán)境的動態(tài)加載與流暢調(diào)度;針對水流模擬三維可視化，提出了先通過基于海浪譜的快速傅里葉變換方法對水體建模，再根據(jù)光照條件使用OSG對水面進(jìn)行渲染的水流三維可視化方案，實現(xiàn)了生動逼真的水流三維動態(tài)流動效果。3.通過應(yīng)用本文引入的技術(shù)和提出的解決方案，實現(xiàn)了一個洞庭湖水域可視化系統(tǒng)，系統(tǒng)實現(xiàn)了大規(guī)模地理三